壓力容器是指盛裝液體或者氣體并承載一定壓力的密閉設備。壓力容器包括貯運容器、反應容器、換熱容器和分離容器等。壓力容器主要用于石油化工工業(yè)、能源工業(yè)、物料貯運、科研、醫療等國民經(jīng)濟生活中。壓力容器的制造的總工作量的30%以上與焊接工作有關(guān)。同時(shí)研究表明壓力容器90%的事故與焊接缺陷相關(guān)。因此，控制焊接質(zhì)量是壓力容器致密性和強度的保證，有助于壓力容器正常、安全工作并提高使用壽命，保障人們的生命財產(chǎn)安全。


    根據缺陷分布的位置不同，壓力容器的焊接缺陷可分為外部缺陷和內部缺陷，其中外部缺陷通常可以通過(guò)肉眼發(fā)現。常見(jiàn)的焊接外部缺陷有弧坑、焊瘤、焊縫形狀和尺寸不合要求、表面飛濺、咬邊等。內部缺陷包括裂紋、夾渣、氣孔、未焊透、未熔合等，其中裂紋是影響壓力容器致命的缺陷，是必須檢測的重點(diǎn)項目。


一、咬邊


    咬邊是指焊縫邊緣的凹陷。咬邊通常是由于焊接工藝參數選擇不正確或者操作不當引起。產(chǎn)生咬邊的主要原因有：操作方法不當，焊接規范選擇不對，比如電弧過(guò)長(cháng)、運條方式和角度不當、電流過(guò)大、坡口兩側的停留時(shí)間不合適等。通過(guò)實(shí)驗研究發(fā)現，焊絲偏移中心的距離太大會(huì )導致熔池停留時(shí)間增加而產(chǎn)生咬邊，同時(shí)焊速過(guò)快會(huì )導致收弧后不能填滿(mǎn)弧坑。


二、氣孔


    氣孔主要是指熔池當中的氣泡在出現凝固之前沒(méi)有及時(shí)散發(fā)出去，而是在焊接的縫隙處殘留，從而形成空穴。氣孔的產(chǎn)生會(huì )使焊縫金屬的致密性受到影響。氣孔產(chǎn)生的根本原因是外界氣體或者焊接過(guò)程中產(chǎn)生的氣體進(jìn)入熔池，在熔池凝固前沒(méi)及時(shí)逸出而造成的。導致氣孔產(chǎn)生的原因有：坡口邊緣不干凈，有銹跡等；焊條或者焊劑未按照操作規定烘焙；氣泡無(wú)法通過(guò)熔渣；焊接速度太快；焊接電壓過(guò)高；焊接的環(huán)境比較潮濕等。


三、夾渣


    夾渣的形成主要是因為在焊縫處殘留了一些熔渣。夾渣的存在具有較大危害，會(huì )極大地降低焊縫的強度和致密性。夾渣產(chǎn)生的主要原因有：焊縫的邊緣有氧割或碳弧氣泡殘留的熔渣；焊接時(shí)速度太快；焊接時(shí)坡口角度選擇不合理；焊接時(shí)電流不夠。此外，在選用堿性焊條時(shí)，也可能會(huì )因為極性不正常或者電弧過(guò)長(cháng)而出現夾渣的缺陷。


四、未焊透、未熔合


    未熔透、未熔合都是比較嚴重的焊接缺陷，會(huì )使焊縫的強度降低，甚至會(huì )導致裂紋產(chǎn)生，從而發(fā)生事故。其中，在焊接時(shí)，當接頭根部未完全熔透便會(huì )出現未焊透的現象，而當焊縫與焊件之間或者焊件與焊縫金屬之間有一些部位沒(méi)有溶透時(shí)便會(huì )出現未熔合的現象。通常造成這些問(wèn)題出現的原因是電弧過(guò)長(cháng)、焊條的直徑太大、電流過(guò)小、坡口表面被氧化和有油污、焊件裝配間隙或者坡口角度過(guò)小、封底焊清潔不徹底等。


五、焊瘤


    在焊接過(guò)程中，金屬溢流到加熱不足的母材或前道焊縫上，金屬凝固時(shí)，在自身重力作用下金屬形成的微小疙瘩就是焊瘤。焊瘤不能和母材或者前道焊縫熔合。如果焊瘤位于內部，會(huì )降低強度、減少有效截面積，影響美觀(guān)。焊瘤產(chǎn)生的主要原因是運條不均而造成熔池溫度過(guò)高，液態(tài)金屬凝固后緩慢下墜而在焊縫表面形成焊瘤。立、仰焊時(shí)，焊接電流過(guò)大、電弧過(guò)長(cháng)也可能出現焊瘤。


六、裂紋


    裂紋是指在焊接應力及其他致脆因素共同作用使得金屬材料的原子結構被破壞而形成新的界面，從而產(chǎn)生縫隙。壓力容器的焊接裂紋是一種危害性極強的缺陷。壓力容器結構的破壞大多從裂紋處開(kāi)始。裂紋分為熱裂紋和冷裂紋。


    焊縫金屬從液態(tài)到固態(tài)的結晶過(guò)程中產(chǎn)生的裂紋稱(chēng)熱裂紋。熱裂紋多出現在焊縫。熱裂紋的特點(diǎn)是焊接后立即可見(jiàn)，且多位于焊縫中心位置。熱裂紋產(chǎn)生的原因是焊接熔池中有低熔點(diǎn)雜質(zhì)如FeS等。一般而言，這類(lèi)雜質(zhì)多是凝固時(shí)間長(cháng)、熔點(diǎn)低、凝固后強度低。因此，當受到外界作用到其表面的拘束應力足夠大時(shí)，且焊接金屬凝固時(shí)產(chǎn)生的收縮力，很容易會(huì )出現拉開(kāi)或者在凝固后不久被拉開(kāi)而形成裂紋。


    而冷裂紋的形成則是在焊接金屬冷卻的過(guò)程中，又或者是冷卻之后，焊縫交接與母材的熔合線(xiàn)外產(chǎn)生的裂紋，也可能是在母材的熔合線(xiàn)處產(chǎn)生的裂紋。其發(fā)生的位置大多集中在應力較為集中的位置，例如咬邊、焊根處。冷裂紋發(fā)生的溫度一般是在馬氏體轉變溫度的范圍內。冷裂紋的危害極大，一般在焊接后幾小時(shí)或更長(cháng)時(shí)間后出現。


造成冷裂紋出現的原因主要有三點(diǎn)：


（1）接頭處受到較大的拘束應力的作用；


（2）由于受到焊接熱循環(huán)的作用，在熱影響的區域內形成了淬硬組織；


（3）一些過(guò)量的擴散氫積聚在焊縫處，并發(fā)生了不斷濃集的現象。


    焊縫金屬在冷卻過(guò)程中或者冷卻以后，在母材或母材與焊縫交界的熔合線(xiàn)處產(chǎn)生的裂紋稱(chēng)為冷裂紋。冷裂紋形成的溫度通常在范圍內。冷裂紋多發(fā)生在焊根、咬邊等應力集中的位置。冷裂紋既可能在焊接后立即出現，也可能在焊接后幾小時(shí)甚至更長(cháng)時(shí)間才會(huì )出現。冷裂紋對壓力容器的危害程度比熱裂紋的更大。


冷裂紋產(chǎn)生的主要原因是：


（1）在焊接熱循環(huán)作用下，熱影響區內生成了；


（2）焊縫中有過(guò)量的擴散氫且存在濃集的條件；


（3）接頭承受有較大的拘束應力。


    裂紋一旦產(chǎn)生，必須徹底清除，然后修補，否則裂紋會(huì )影響壓力容器的安全使用。


    壓力容器的焊接缺陷會(huì )導致壓力容器的強度、致密性等受到影響，使得使用壽命縮短，會(huì )對人身安全和財產(chǎn)安全造成不良影響。通過(guò)對焊接缺陷的原因進(jìn)行分析，可以有針對性地進(jìn)行解決和預防，有效提高壓力容器的質(zhì)量和安全水平。企業(yè)可以從以下方面來(lái)減少焊接缺陷的產(chǎn)生：


1. 提高焊工技能


一些焊接缺陷是由于焊接人員的勞動(dòng)技能不嫻熟或操作不規范造成的， 因此需要提高焊工的勞動(dòng)素質(zhì)。

（1）需要聘用獲得國家承認的上崗證的焊工；


（2）針對各自企業(yè)的實(shí)際情況來(lái)培訓焊接人員，直至培訓考核合格后才能上崗；


（3）持續地對焊接人員的勞動(dòng)素質(zhì)進(jìn)行評價(jià)，對評價(jià)結果較差或者不穩定的加強培訓。


2. 焊接工藝選定及焊接規范制定


    焊接工藝是控制壓力容器焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素。在焊接前，企業(yè)應當綜合評估焊接工藝，根據自身實(shí)際情況，對各項工藝參數進(jìn)行驗證，不建議直接照搬其他企業(yè)的焊接工藝。


    在選定好合適的焊接工藝后，必須依據相應的焊接工藝制定詳細的焊接規范，以便于焊接人員操作。焊接規范應當根據壓力容器的設計要求、焊接工藝來(lái)制定。焊接人員必須嚴格按照操作規范進(jìn)行焊接，對焊接的每一道工序負責。


3. 正確選取、保存焊接材料


    焊接材料必須選擇有質(zhì)量保障的廠(chǎng)家。同時(shí)焊接材料的各個(gè)方面質(zhì)量必須符合國家的相應標準。焊條的化學(xué)成分與焊體成分需符合要求。焊材庫人員需遵循《焊條質(zhì)量管理規程》（JB3223-83）進(jìn)行管理，保證焊材滿(mǎn)足使用要求。


4. 焊接過(guò)程控制


    焊接前應當確定焊縫的組隊間隙、鈍邊的大小、坡口的清潔等符合要求。


    在焊接中， 注意：


（1）盡量不選擇十字焊縫；


（2）不允許強力組裝；


（3）需焊接臨時(shí)吊耳和拉筋的墊板，需將墊板割除后的焊瘤打磨光滑。焊接后，進(jìn)行無(wú)損檢測，包括外觀(guān)檢測、無(wú)損探傷、耐壓測試及致密性試驗。


掃一掃 微信聯(lián)系